专利名称：一种弱曝气去除水中铁和锰离子的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水处理技术领域，具体涉及ー种用于去除地下水中铁、锰离子的反应装置。
背景技术：
地下水是水资源的重要组成部分，由于分布广泛且水量稳定，是我国很多地区或城市的重要水源。在水中溶解的碳酸、有机物等物质的作用下，地层中铁、锰形态发生变化，最終低价离子形态溶入水中，导致地下水中铁、锰共存且浓度较高。长期饮用铁、锰离子浓度较高的地下水，人体内铁、锰含量累积到一定程度会引发血色病、慢性中毒、记忆カ衰退等症状。此外，地下水中铁、锰离子被空气氧化后，会形成沉淀，影响纺织、造纸、酿造、食品等行业的相关产品质量，腐蚀和堵塞生产设备。因此，为了适应生活饮用水和エ业用水的需要，开发利用含铁、锰离子的地下水资源，就需要对地下水进行除铁、锰处理。传统的地下水除铁、锰エ艺是以曝气结合过滤为主的氧化法。在曝气充氧条件下，水中Fe2+吸附到滤料表面,被溶解氧(Dissolved oxygen, DO)氧化并形成铁质滤膜。而这层滤膜能够继续吸附Fe2+，完成Fe2+的催化氧化过程。这种方法的除铁效果良好。但是去除地下水中Mn2+的最适合pH范围是> 9. 5，因此这种エ艺的除锰效率较低。若要提高除锰效果，还可以选择采用较低的滤速，通过提高Mn2+与滤料表面接触来強化氧化效率，但是低滤速会降低水厂的生产效率。目前在国内，仍有较多水厂采用这种曝气过滤除铁、锰的方案。为了提高地下水中锰离子的去除效率，一种合适的升级方案是ニ级曝气结合ニ级过滤。这种方案是在第一个滤池中通过强曝气除铁，然后在第二个滤池中弱曝气除锰，由此将铁、锰离子的去除在两个独立的池子内完成，达到提高地下水中锰离子去除效率的目的。由于新增了ー个弱曝气除锰的滤池，这会增大地下水厂投资。在这种ニ级曝气结合ニ级过滤的水厂运行中发现，弱曝气除锰滤池中維持滤速恒定，且PH保持中性条件下，Mn2+的去除率很快可由5. 6%増大到96%。进ー步分析发现，初始阶段地下水中Mn2+的去除主要是接触氧化形成的自催化作用为主，而后期除锰效率的提高是以Mn2+氧化细菌为主的生物氧化作用。Mn2+通过滤床时，被滤料表面的微生物吸附，在微生物胞外酶的作用下，被氧化为Mn4+，并附在菌体表面。进ー步研究发现，在生物氧化去除过程中，Fe2+对维系生物滤层中微生物群系所组成的生态群落起着非常重要的作用，能够实现铁、锰在同一生物滤层中很好地被往除。这就是在ニ级曝气结合ニ级过滤エ艺的基础上发展起来的生物除铁固锰机理，并由此形成了弱曝气单级生物除铁固锰成套技木。这种技术不仅降低了地下水厂的投资，而且提高了除锰效率。
实用新型内容本实用新型提供一种弱曝气去除水中铁和锰离子的装置，其目的是在进水时形成气水混合来强化跌水曝气充氧效果，由此降低跌水落差，縮小生物除铁固锰设备的体积。本实用新型解决技术问题的方案是采用罐体、释能板、充氧轮盘、反冲洗配水管和反冲洗头构成弱曝气去除水中铁和锰离子的装置，罐体顶端有进水管，进水管内安装有空气连接管，空气连接管上端在进水管外部，下端连通罐体，释能板在罐体内的上部，通过支架与罐体内壁固定连接，充氧轮盘安装在释能板上，反冲洗配水管安装在罐体内的下部，反冲洗配水管上安装有向上的反冲洗头，反冲洗配水管连接有反冲洗水管，反冲洗水管在罐体外部，反冲洗配水管上方的罐体内有滤料床底网，罐体底部有清水出ロ，释能板下方的罐体壁上有排泥水管，排泥水管在滤料上表面上方。 在滤料床底网上铺有滤料。当地下水被抽出地面，由进水管进入滤罐顶部时，在压力和重力作用下垂直下落，经过空气连接管时形成一定真空度，将空气吸入，落入进水管下端设置的充氧轮盘上，在水力冲刷作用下，充氧轮盘飞速转动，水和吸入的空气在充氧轮盘表面分散，由此增大了气水接触面积，强化气水传质效能，提高充氧效率，水力冲刷促使轮盘转动的同吋，降低了水流势能，減少了水流对设置在轮盘下方的释能板的冲击。水流经气水混合后，落入释能板，完成一次跌水曝气；当水漫过释能板重力下落，进入滤料上端的滤料表面，完成第二次跌水曝气。整个跌水曝气所需的高度约为0. 3m,明显低于传统跌水曝气高度，且充氧效能更佳。在本装置中，地下水的充氧一共经历了 3个阶段，分别是轮盘形成的气水混合阶段和2次跌水曝气阶段。这3个阶段的充氧，能够保证在半封闭罐体中地下水的DO提高到4-5mg/L，满足生物除铁除锰滤层的DO要求。为提高滤料床中生物膜的生成速率，滤罐使用前接种微生物16-24小时，完成滤料表面生物膜的培养。经过充氧的地下水,在流经滤料床时,地下水中Fe2+在DO的作用下生成水合氧化铁，进而自催化氧化Fe2+ ;而Mn2+在滤料表面微生物的酶催化作用下，氧化成Mn4+并被截留或沉积粘附在滤料表面被去除。经过处理的水通过底部的清水出口供给用户。当滤料运行一段时间后，滤料表面截留组分逐渐増大，滤速下降，出水水质变差，需要进行反冲洗。反冲洗时，关闭进水管和清水出口的阀门，反冲洗水管接通一个反冲洗水泵，水由罐体下端的反冲洗配水管进入滤料床。滤料床膨胀，滤料之间或滤料与罐体内壁相互碰撞，使其表面生物膜脱落，进入水流中。关闭反冲洗水泵，开启滤料床上端的排泥水管，反冲洗水夹带着脱落的生物膜从排泥水管排出罐体外。完成滤料床反冲洗后，打开进水管，可以重新开始工作。本实用新型适用以生物除铁固锰技术为核心的地下水厂设计和运行，采用跌水曝气，保证曝气高度在0. 5-1. 0 m范围内，地下水的DO就能达到4-5 mg/L，能够满足生物除铁除锰滤层的要求，不仅降低了地下水厂的投资，而且提高了除锰效率。
附图是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型由罐体1、释能板4、充氧轮盘6、反冲洗配水管8和反冲洗头9构成，罐体I顶端有进水管2，进水管2内安装有空气连接管3，空气连接管3上端在进水管2外部，下端连通罐体I，释能板4在罐体I内的上部，通过支架5与罐体I内壁固定连接，充氧轮盘6安装在释能板4上，反冲洗配水管8安装在罐体I内的下部，反冲洗配水管8上安装有向上的反冲洗头9，反冲洗配水管8连接有反冲洗水管10，反冲洗水管10在罐体I外部，反冲洗配水管8上方的罐体I内有滤料床底网7，罐体I底部有清水出口 11，释能板4下方的罐体I壁上有排泥水管12，排泥 水管12在滤料上表面上方。
权利要求1.一种弱曝气去除水中铁和锰离子的装置，其特征在于它由罐体、释能板、充氧轮盘、反冲洗配水管和反冲洗头构成，罐体顶端有进水管，进水管内安装有空气连接管，空气连接管上端在进水管外部，下端连通罐体，释能板在罐体内的上部，通过支架与罐体内壁固定连接，充氧轮盘安装在释能板上，反冲洗配水管安装在罐体内的下部，反冲洗配水管上安装有向上的反冲洗头，反冲洗配水管连接有反冲洗水管，反冲洗水管在罐体外部，反冲洗配水管上方的罐体内有滤料床底网，罐体底部有清水出口，释能板下方的罐体壁上有排泥水管，排泥水管在滤料上表面上方。
专利摘要一种弱曝气去除水中铁和锰离子的装置，属于水处理技术领域，采用罐体、释能板、充氧轮盘、反冲洗配水管和反冲洗头构成，罐体顶端有进水管，进水管内安装有空气连接管，释能板在罐体内的上部，充氧轮盘安装在释能板上，反冲洗配水管安装在罐体内的下部，反冲洗配水管上安装有向上的反冲洗头。在滤料床底网上铺有滤料。当地下水由进水管进入滤罐顶部时，空气连接管时形成一定真空度，落入进水管下端设置的充氧轮盘上，再落入释能板，进入滤料上端的滤料表面，经过处理的水通过底部的清水出口供给用户。本实用新型适用以生物除铁固锰技术为核心的地下水厂，能够满足生物除铁除锰滤层的要求，降低了水厂的投资。
文档编号C02F3/34GK202865013SQ20122043843
公开日2013年4月10日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者霍明昕, 李冬, 朱遂一, 边德军 申请人:东北师范大学